根據(jù)制氫的方式,可以將其劃分為三種:綠氫、灰氫和藍(lán)氫。1.綠氫是指通過可再生能源(如風(fēng)電、水電、太陽能)制氫,也就是通過可發(fā)電,然后利用點(diǎn)解水來制氫,在制氫過程完全沒有碳排放。2.灰氫是指利用化石能源(煤炭、石油、天然氣)制氫,也就是從化石能源中提取氫,在制氫過程中必然存在環(huán)境污染和二氧化碳排放。3.藍(lán)氫是指使用石化能源(煤炭、石油、天然氣)制氫,其實(shí)與灰氫制取過程一致,區(qū)別在于在制氫過程中利用碳捕集和碳封存(CCS)技術(shù),不讓二氧化碳排放到空氣中。變壓吸附提氫吸附劑作用。四川變壓吸附提氫吸附劑生產(chǎn)廠家
陰離子交換膜電解水技術(shù)(AEM):能夠生產(chǎn)低成本的氫氣,需突破關(guān)鍵材料技術(shù)限制。電解槽結(jié)構(gòu)類似于PEM電解槽,主要由陰離子交換膜、過渡金屬催化電極極板、氣體擴(kuò)散層和墊片等組成,常使用純水或低濃度堿溶液作為電解質(zhì)。陰離子交換膜可以傳導(dǎo)氫氧根離子,并阻隔氣體和電子直接在電極間傳遞。AEM電解水技術(shù)工作原理為,水從陽極過陰離子交換膜到陰極,接受電子產(chǎn)生氫氣和氫氧根離子,氫氧根離子穿過陰離子交換膜到陽極,釋放電子生成氧氣。氫氧根穿過陰離子交換膜回到陽極并放出電子產(chǎn)生氧氣,氧氣隨后通過氣體擴(kuò)散層與電解液一起流出。AEM電解水技術(shù)使用廉價(jià)的非貴金屬催化劑和碳?xì)淠?,具有成本低、電流密度較大等,并且可以與可再生能源耦合。目前AEM技術(shù)還處于研發(fā)階段,發(fā)展程度將取決于催化劑、聚合物膜、膜電極等關(guān)鍵材料技術(shù)的突破情況。 自熱式變壓吸附提氫吸附劑生產(chǎn)廠家人類從未停止對(duì)低能耗、低成本氫能制取技術(shù)的探索。
目前工業(yè)上大多采用物理法中的變壓吸附法(PSA)提純氫氣,也是目前成熟的氫氣提純技術(shù),可以得到純度為99.999%的氫氣。PSA分離技術(shù)的基本原理是基于在不同壓力下,吸附劑對(duì)不同氣體的選擇性吸附能力不同,利用壓力的周期性變化進(jìn)行吸附和解吸,從而實(shí)現(xiàn)氣體的分離和提純。根據(jù)原料氣中不同雜質(zhì)種類,吸附劑可選取分子篩、活性炭、活性氧化鋁等。近年來,PSA技術(shù)逐漸完善,通過增加均壓次數(shù),可降低能量消耗;采用抽空工藝,氫氣的回收率可提高到95%~97%。
質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)(PEM電解水技術(shù))是一種較新的技術(shù),它使用質(zhì)子交換膜替代了堿性電解水中的隔膜和電解質(zhì),實(shí)現(xiàn)了氣體隔離和離子傳導(dǎo)的雙重功能。PEM電解水技術(shù)采用的質(zhì)子交換膜較薄,電阻較小,因此可以實(shí)現(xiàn)高效率和大電流操作,使得設(shè)備體積和占地面積都小于堿性電解水設(shè)備。此外,PEM電解水技術(shù)可以承受更大的壓力,無需嚴(yán)格的壓力,能夠快速啟動(dòng)和停止,功率調(diào)節(jié)的幅度和響應(yīng)速度也遠(yuǎn)高于堿性電解水技術(shù),非常適合于可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性輸入。盡管PEM電解水技術(shù)的價(jià)格比堿性電解水技術(shù)高,但其技術(shù)已基本成熟,并正在進(jìn)行商業(yè)化推廣,未來有廣闊的技術(shù)提升和成本降低空間。吸附劑的多孔結(jié)構(gòu)能有效捕獲并分離氫氣。
低碳的能源體系。在此背景下,可再生能源、非常規(guī)油氣、儲(chǔ)能、氫能、CCUS(碳捕集、利用與封存)等新興能源技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用,已經(jīng)成為全球能源向綠色低碳轉(zhuǎn)型的驅(qū)動(dòng)力。氫能被譽(yù)為21世紀(jì)發(fā)展前景的二次能源。作為鏈接化石能源與非化石能源的重要媒介,氫能具有環(huán)境友好性、利用制取多樣性等特點(diǎn),被認(rèn)為是未來能源轉(zhuǎn)型的重要方向之一。作為宇宙中最常見的元素之一,氫以氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)等不同形式存在于自然界中,其開發(fā)潛力巨大。通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新、政策支持和產(chǎn)業(yè)合作,可以進(jìn)一步挖掘氫能的潛力,推動(dòng)其在交通、工業(yè)、建筑和電力等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用,為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。發(fā)展氫能已成為全球應(yīng)對(duì)氣候變化和加快能源轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略支撐。在變壓吸附過程中,吸附床內(nèi)吸附劑解吸時(shí)依靠降低雜質(zhì)分壓實(shí)現(xiàn)的。江蘇節(jié)能變壓吸附提氫吸附劑
吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附容量隨吸附質(zhì)的分壓上升而增加,隨吸附溫度的上升而下降。四川變壓吸附提氫吸附劑生產(chǎn)廠家
小型制氫、高純氫采用電解水方法:水電解制氫技術(shù)自開發(fā)以來一直進(jìn)展不大,其主要原因是需要耗用大量的電能,電價(jià)的昂貴,用水電解制氫都不經(jīng)濟(jì)。電解水制氫,規(guī)模一般小于200Nm3/h,是較成熟的制氫方法,由于它的電耗較高,致其單位氫氣成本較高。甲醇水蒸汽重整制氫是中小型制氫的(1)甲醇蒸汽重整制氫與大規(guī)模的天然氣制氫或水電解制氫相比,能耗低。由于反應(yīng)溫度低,工藝條件緩和,燃料消耗也低。與同等規(guī)模的天然氣制氫裝置相比,甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化制氫的能耗約是前者的50%。(2)甲醇蒸汽重整制氫所用的原料甲醇易得,運(yùn)輸,儲(chǔ)存方便。而且所用的原料甲醇純度高,不需要再進(jìn)行凈化處理,反應(yīng)條件溫和,易于操作。(1)煤炭制氫制取過程比天然氣制氫復(fù)雜,得到的氫氣成本也高。(2)國(guó)內(nèi)多晶硅絕大多數(shù)都采用的是水電解制氫,只有中能用的是天然氣制氫,而國(guó)外應(yīng)用的更多是甲醇制氫,因此,我們重點(diǎn)選擇以下三類方案進(jìn)行對(duì)比:(A)天然氣制氫裝置(B)甲醇制氫裝置。 四川變壓吸附提氫吸附劑生產(chǎn)廠家